JPS63162002A - 有機液体の脱水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は有機液体の脱水装置に関し、より詳細には有機
液体の希薄水溶液を脱水して廃棄される有機液体量を極
力削減する装置に関する。

〔従来技術〕

近年、バーベーパレイジョン（浸透気化）による有機液
体の濃縮、分離が盛んに行われつつある。

例えば、含水エタノールの脱水濃縮は通常、第７図に示
すような装置を使用して行われており、真空容器Ｒ内に
収容された浸透気化膜２７および２７゛　の−次側に含
水エタノールが管路２６を経て供給され、浸透気化膜を
透過した水分を二次側蒸気として凝縮器２８で凝縮して
管路３０により分離すると共に、脱水エタノールを一次
側液として管路２９により取り出していた。

しかしながら、透過液には水の他に通常では１％以上の
エタノールの混入が避けられず、この透過液を蒸留塔に
供給して蒸留する操作を更にに必要としたり、蒸留設備
がない場合には透過液を廃棄せざるを得ない等の欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、蒸留
操作なしで含水有機液体を脱水して廃棄される有機液体
の量を極力減少させることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する木筆１の発明は、真空容器内に収容
した税水用浸透気化膜ａを有する少なくとも一つのモジ
ュールから“なる脱水装置と、真空容器内に収容した説
有機液体用浸透気化膜すを有する少なくとも一つのモジ
ュールからなる脱有機液体装置と、逆浸透膜を備えた逆
浸透膜装置とからなり、前記浸透気化膜ａの一次側に含
水有機液体を供給する管路、該浸透気化膜ａの一次側液
の取り出し管路、該浸透気化膜ａの二次側液を前記浸透
気化膜すの一次側に供給する管路、該浸透気化膜すの二
次側液を前記浸透気化膜ａの一次側に供給する管路、該
浸透気化膜すの一次側液を前記逆浸透膜の一次側に供給
する管路、該逆浸透膜の一次側液を前記浸透気化膜すの
一次側に供給する管路および該逆浸透膜の二次側液を排
出する管路をそれぞれ設けたことを特徴とする有機液体
の脱水装置である。

また木筆２の発明は、真空容器内に収容した脱有機液体
用浸透気化膜を有する少なくとも一つのモジュールから
なる脱有機液体装置と、逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置
とからなり、前記浸透気化膜の一次側に含水有機液体を
供給する管路、該浸透気化膜の一次側液を前記逆浸透膜
の一次側に供給する管路および該逆浸透膜の一次側液を
前記浸透気化膜の一次側に供給する管路をそれぞれ設け
たことを特徴とする有機液体の脱水装置である。

更に木筆３の発明は、真空容器内に収容した脱水用’ｔ
ｔｉ！気化膜ａ全化膜る少なくとも一つのモジュールか
らなる脱水装置と、真空容器内に収容した脱有機液体用
浸透気化膜すを有する少なくとも一つのモジュールから
なる脱有機液体装置からなり、前記浸透気化膜ａの一次
側に含水有機液体を供給する管路、該浸透気化膜ａの一
次側液の取り出し管路、該浸透気化膜ａの二次側液を前
記浸透気化膜すの一次側に供給する管路、該浸透気化膜
すの二次側液を前記浸透気化膜ａの一次側に供給する管
路、および該浸透気化膜すの一次側液を排出する管路を
設けたことを特徴とする有機液体の脱水装置である。

以下、まず木筆１の発明を第１図に示した実施例１にも
とづき説明する。

本発明の有機液体脱水装置は、脱水装置Ａ、脱有機液体
装置Ｂおよび逆浸透膜装置Ｃとから構成される。

脱水装置Ａは、真空容器Ｐの中に浸透気化膜ａを有する
モジュール１が少なくとも一つ配置されており、また説
有機液体装置Ｂは真空容器Ｑの中に浸透気化膜すを有す
るモジュール２が少なくとも一つ配置されおり、逆浸透
膜装置Ｃには逆浸透膜３が備えられている。

真空容器ＰおよびＱにおけるモジュールの数および逆浸
透膜装置Ｃにおける逆浸透膜の数は限定されるものでは
なく、脱水対象となる有機液体の種類、水分量等に応じ
て適宜選択することができる。

脱水装置Ａにおける浸透気化膜ａとしては、成木性能に
優れた性能を有するものが使用され、例えばポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン等からなる膜を挙げ
ることができる。

モジュール１はかかる膜の単一でも良いし、或いはかか
る膜の複数の積層体であっても良い。

かかる膜が非対称の複合膜の場合には、膜ａの厚みは通
常、２００μ程度である。

また、脱有機液体装置Ｂにおいて使用される浸透気化膜
すとしては、脱有機液体性能に富む、例えばシリコン膜
等が使用される。

かかる浸透気化膜ａおよびｂにおいては、膜の一次側に
処理対象の有機液体が供給され、二次側が真空にされる
と、有機液体中の特定成分が選択的に膜を透過し、真空
状態の膜の二次側に蒸気状で取り出され、分離が行われ
る。

例えば、アルコール水溶液が一次側に供給されると、浸
透気化膜ａでは水分が透過し、浸透気化ＩＪｂではアル
コールが透過スる。

二次側の真空度は通常、２０ト一ル程度である。

一方、逆浸透膜装置Ｃにおいて使用される逆浸透膜３と
しては、従来から知られているポリエーテル、ポリアミ
ド等からなる膜を挙げることができ、非対称複合膜の場
合に膜厚みは通常５００μ程度である。

かかる逆浸透膜においても、例えばアルコールの希薄水
溶液が膜の一次側に供給され、高圧をかけられると、水
が襖の二次側に透過し、−次側からアルコールのより高
濃度水溶液が得られる。−次側にかけられる高圧は通常
では６０Ｋｇ／　ｃａｔ程度である。

次に脱水袋ＨＡにおけるモジュールのよすｉ体的構造の
１例を第２図にもとづき説明する。

なお、脱有機液体装置Ｂにおけるモジュールの構造も、
膜の材質の相違こそあれ、実質的に同一構造である。

すなわち、プレート２０上の端部に設けたガスケット２
１（第２図では左端部のみを示す）を介して、浸透気化
膜２２、多孔板２３が積層され、かかる積層体上に金網
２４を介してダッシュを付けた符号で示した同様な積層
体が対称状に積層されて、一つのユニット２５が形成さ
れ、かかるユニットが更に複数個積層され、上下両端の
エンドプレートに挾持されて一つのモジュールが構成さ
れる。

なお第２図では、金網２４を中心に、多孔板２３．２３
″、浸透気化膜２２．２２″、ガスケット２１．２１”
、およびプレート２０．２０°を対称的に積層した場合
を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
非対称的に積層したモジュールを使用することもできる
。

そして有機液体は矢印Ｘ方向から供給され、浸透気化蒸
気は矢印Ｙ方向に取り出される。

また第２図では、いわゆるプレート・アンド・フレーム
型のモジュールについて述べたが、本発明はこれに限定
ささるものではなく、スパイラル型モジュールやホロー
ファイバー型モジュールやキャピラリーチューブ型モジ
ュールを使用することもできる。

また、逆浸透膜装置Ｃにおける逆浸透膜３の配置は、従
来知られているものを採用することができる。

更に本発明においては、塩水装置Ａ内のモジュール１に
おける浸透気化膜ａの一次側に含水有機液体を供給する
管路４が取り付けられ、また浸透気化膜ａの二次側液を
コンデンサー１２で冷却、凝縮の後に脱有機液体装置Ｂ
におけるモジュール２の浸透気化膜すの一次側に供給す
る管路５、および浸透気化膜ａの一次側液を取り出す管
路６が設けられている。

なお、第１図では真空容器Ｐに二つのモジュールが配置
されているので、膜ａの一次側液は更に管路６′を経て
モジュール１°における膜ａ゛の一次側に供給され、こ
の膜ａ′の一次側液が管路６で取り出される。

また脱有機液体装置Ｂには、浸透気化膜すの二次側液を
コンデンサー１４で冷却、凝縮させた後に真空容器へに
おけるモジュールＩの浸透気化１１１Ｊａの一次側に供
給する管路７、および浸透気化膜すの一次側液を逆浸透
膜装置Ｃにおける逆浸透膜３の一次側に供給する管路８
が設けられており、モジュール２の浸透気化膜すの一次
側液は管路８゛によりモジュール２′の一次（Ｊｌｌｌ
に供給されるようになっている。

更に、逆浸透膜装置Ｃとして二つの逆浸透膜が配置され
た場合を示したので、逆浸透膜３の一次側液は更に逆浸
透膜３°の一次側に管路９で供給され、しかる後に逆浸
透膜３°の一次側液が管路１０で取り出され、脱有機液
体装置Ｂにおける浸透気化膜すの一次側に供給されるよ
うになっており、また逆浸透膜の二次側液の排出管１１
が設けられている。

次に上述した本発明の装置の機能について述べる。

まず管路４から含水有機液体が脱水装置Ａにおけるモジ
ュールｌの浸透気化１ｆ（Ｉｒａの一次側に供給される
。

すると含水有機液体中の水分は、浸透気化膜ａの二次側
に分離され、浸透気化膜ａの一次側液、即ち脱水された
有機液体は管路６を経て取り出され、製品となる。

膜ａの二次側は、真空ポンプ１３によって真空に保持さ
れており、蒸気状の透過液はコンデンサー１２で凝縮さ
れ二次側液としては有機液体の希薄水溶液りが得られる
。

この水溶液りは管路５によって脱有機液体装置Ｂ内のモ
ジュール２における浸透気化膜すの一次側に供給される
。

供給された水溶液りからは、浸透気化膜すの説有機物機
能によって有機液体成分が浸透気化膜すの二次側に分離
され、二次側液として有機液体の水溶液Ｅが得られる。

水溶液Ｅにおける有機液体濃度は、前記水溶液りのそれ
よりも高濃度である。

しかしながら、浸透気化膜すの一次側に供給される水溶
液り中の有機液体は元々希薄であり、更にｎ　ｂおよび
ｂ′によって有機液体が二次側に分離されると一次側の
有機液体濃度は除徐に低下し、同時に水の二次側への移
行も多くなって後述する物質収支で示すように、水溶液
Ｅ中における有機液体濃度を著しく高めることは困難で
ある。

そこで得られた水溶液Ｅは、管路７を経て前記モジュー
ル１における′＆透気化膜ａの一次側に供給される。

一方、浸透気化膜すの一次側液、即ち有機液体が分離さ
れた後の、有機液体の更に希薄な水溶液Ｆは、管路８に
より逆浸透膜装置Ｃにおける逆浸透膜３の一次側に供給
される。

水ｌ客演Ｆからは、逆浸透膜３によって実質的に水が膜
３の二次側に分離され、有機液体濃度が著しく低下した
水が管路１１から排出される。

膜３の一次側からは、−次側液、即ち有機液体濃度が更
に高められた水溶液Ｇが取り出され、管路１０を経て脱
有機液体装置Ｂにおけるモジュール２の浸透気化膜すの
一次側に供給される。

なおこの第１実施例では、水溶液Ｇが管路１０によって
脱有機液体装置Ｂにおけるモジュール２の浸透気化膜す
の一次側に供給される場合を示したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、モジュールが多段に配置され
ている場合には、後段のモジュール、例えばモジュール
２゜の浸透気化膜ｂ′の一次側に供給することもできる
。

次Ｇこ木筆１の発明の第２実施例を第３図に示す。

この第２実施例と前記第１実施例との相違点は脱水装置
Ａおよび脱有機液体装置ＢがそれぞれＡ、、Ａ’および
Ｂ、Ｂ’　と分割されており、それぞれ独立のコンデン
サー１２．１２’　および１４．１４°　と、真空ポン
プ１３．１３′および１５．１５゛　ををしていること
である。

これは一般にモジュールを多段に組み込む場合に、モジ
ュールへの供給液濃度によって真空容器内の真空度を変
えた方が経済的であり、コンデンサーの凝縮温度もそれ
に応じて変えるのが普通であるからである。

なお第３図においては、脱水装置および脱有機液体装置
がそれぞれＡ、　Ａ″およびＢ、Ｂ”の二つに分割され
ている場合を示したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、任意の数に分割することができる。

第４図の第３実施例は木筆２の発明を示す。

すなわち本第２発明の脱水装置は、脱有機液体装置Ｂお
よび逆浸透膜装置Ｃとから構成されており、これら脱有
機液体装置Ｂおよび逆浸透膜装置Ｃの構成は前記第１実
施例で述べたとおりである。

また、これら脱有機液体装置Ｂおよび逆浸透膜装置Ｃに
おける管路および機能も、含水有機液体が管路５を経て
モジュール２の浸透気化膜すの一次側に供給される点を
除けば、第１実施例と同様である。

第５図の第４実施例は木筆３の発明を示す。

すなわち本第３発明の脱水装置は、脱水装置Ａおよび脱
有機液体装置Ｂとから構成されており、これら脱水装置
Ａおよび説有機液体装置Ｂの構成は前記第１実施例で述
べたとおりである。

またこれら脱水装置Ａおよび脱有機液体装置Ｂにおける
管路および機能も、脱有機液体装置Ｂにおける浸透気化
膜すの一次側液が管路８によってそのまま排出されてい
る点を除けば前記第１実施例と同様である。

上記した木筆１、第２および第３の発明において、一般
に浸透気化膜ａ、ｂ共に一次側液の温度が高い程（通常
では温度は２０〜１５０℃の範囲である）透過性能が良
好である。

従って、上記第１図、第３図〜第５図においては、浸透
気化膜ａ、ａ’　、ｂ、ｂ’　　（第１、第５図）、ａ
ｘａ’”、ｂ−ｂ”（第３図）、ｂ、ｂ”　（第４図）
の前段に加熱器が設置されていないが、成木装置Ａ、ａ
有機液体装置Ｂの前段またはそれぞれの浸透気化膜の前
段に加熱器を適宜設けることが好ましい。

〔発明の効果〕

上述した本発明の効果を、第６図に示した本木筆１の発
明の装置による含水エチルアルコールの脱水における物
質収支によって明らかにする。

今、木筆１の発明の装置によって組成イの含水エチルア
ルコール、即ち９０％濃度エチルアルコールが脱水され
るとする。

このとき、後述するような組成りを有する、脱有機液体
装置Ｂにおけるモジュール２の浸透気化膜すの二次側液
が、組成イの含水アルコールに合併され、この結果、組
成ハ、即ち８９．０％濃度のアルコールがモジュール１
における膜ａの一次側に供給される。

供給された組成ハの含水アルコールは、脱水用浸透気化
膜ａによって脱水され、膜ａの一次側液として組成口、
即ち９８．９％濃度、殆ど無水状態のエチルアルコール
が製品として得られる。

一方、膜ａの二次側液としては、組成二の７．４％濃度
のアルコール水溶液が得られる。

この組成二のアルコール水溶液は、後述するような組成
チ（アルコール濃度４．３％）を有する逆浸透膜装置Ｃ
における逆浸透膜３の一次側液と合併され、アルコール
濃度が６．０％ニ低下した組成ホのアルコール水溶液と
して、説有機液体装置Ｂにおける説有機物質膜すの一次
側に供給され、アルコール分が除去されて濃度が２゜３
％に低下した、組成へのアルコール水／８液が一次側液
として取り出される。

一方、膜すの二次側からは、組成り、即ち濃度４０％の
アルコール水溶液が取り出され、前記のように脱水装置
Ａにおけるモジュール１の膜ａの一次側において、前記
組成イの含水アルコールと合併される。

組成へのアルコール水溶液は、逆浸透膜装置Ｃにおける
逆浸透膜３の一次側に供給されて更に脱水され、組成チ
、即ち濃度４．３％のアルコール水溶液として脱有機液
体装置Ｂにおける膜すの一次側に、前記のように組成二
のアルコ−ル水溶液と合併して供給される。

また、逆浸透膜３の二次側液は組成トを示し、アルコー
ル濃度０．２％であり、廃棄される有機物質量を著しく
削減して水域汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本箱１の発明の第１実施例を示す概要図、第２
図は本発明におけるモジュールの構造を示す部分概要図
、第３図は本箱１の発明の第２実施例を示す概要図、第
４図は本箱２の発明を示す概要図、第５図は本箱３の発
明を示す概要図、第６図１よ本発明による物質収支を示
す説明図、第７図は浸透気化膜を利用した従来の脱水装
置の概要図である。 １、ｌ゛、■”、■”、２．２°、２″、２”−・−モ
ジュール、３．３゛・−・逆浸透膜、４．５．６．７．
８．９．１０−管路、Ａ、Ａ’　・−脱水装置、Ｂ、Ｂ
’−脱有機液体装置、Ｃ・・・逆浸透膜装置、Ｐ、Ｐ’
　、Ｑ、Ｑ’−真空容器、ａ、ａ’　、ａ”、ａ”・−
・税水用浸透気化膜、ｂ、ｂ″、ｂ”、ｂ”″−脱有機
液体用浸透気化膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に収容した脱水用浸透気化膜ａを有する
   少なくとも一つのモジュールからなる脱水装置と、真空
   容器内に収容した脱有機液体用浸透気化膜ｂを有する少
   なくとも一つのモジュールからなる脱有機液体装置と、
   逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置とからなり、前記浸透気
   化膜ａの一次側に含水有機液体を供給する管路、該浸透
   気化膜ａの一次側液の取り出し管路、該浸透気化膜ａの
   二次側液を前記浸透気化膜ｂの一次側に供給する管路、
   該浸透気化膜ｂの二次側液を前記浸透気化膜ａの一次側
   に供給する管路、該浸透気化膜ｂの一次側液を前記逆浸
   透膜の一次側に供給する管路、該逆浸透膜の一次側液を
   前記浸透気化膜ｂの一次側に供給する管路および該逆浸
   透膜の二次側液を排出する管路をそれぞれ設けたことを
   特徴とする有機液体の脱水装置。 ２、真空容器内に収容した脱有機液体用浸透気化膜を有
   する少なくとも一つのモジュールからなる脱有機液体装
   置と、逆浸透膜を備えた逆浸透膜装置とからなり、前記
   浸透気化膜の一次側に含水有機液体を供給する管路、該
   浸透気化膜の一次側液を前記逆浸透膜の一次側に供給す
   る管路および該逆浸透膜の一次側液を前記浸透気化膜の
   一次側に供給する管路をそれぞれ設けたことを特徴とす
   る有機液体の脱水装置。 ３、真空容器内に収容した脱水用浸透気化膜ａを有する
   少なくとも一つのモジュールからなる脱水装置と、真空
   容器内に収容した脱有機液体用浸透気化膜ｂを有する少
   なくとも一つのモジュールからなる脱有機液体装置から
   なり、前記浸透気化膜ａの一次側に含水有機液体を供給
   する管路、該浸透気化膜ａの一次側液の取り出し管路、
   該浸透気化膜ａの二次側液を前記浸透気化膜ｂの一次側
   に供給する管路、該浸透気化膜ｂの二次側液を前記浸透
   気化膜ａの一次側に供給する管路、および該浸透気化膜
   ｂの一次側液を排出する管路を設けたことを特徴とする
   有機液体の脱水装置。